Зростаючі з кожним роком обсяги генерації «зеленої» енергії вимагають розробки нових технологій енергозбереження. Традиційні літій-іонні батареї поступово поступаються позиціями більш інноваційним розробкам, які обіцяють більший обсяг зберігання і терміни експлуатації.
Звична батарея в своєму складі має анод і катод, розміщені по різних краях пристрою. Між цими складовими розташований ізолятор. Група винахідників змогла створити принципово нову батарею, в якій всі компоненти утворюють особливу спіраль. Винахід належить співробітникам Університету Корнелла. Творці інновації заявляють, що, завдяки спіральній будові їх винаходу всередині, батарея здатна буде заряджатися за пару секунд. Раніше ми вже писали про те, як надають друге життя батареям , що вийшли з ладу.
Основу батареї становить складна пориста структура. У наукових колах вона більш відома як гіроід. Завдяки цій структурі раніше була відкрита нова двовимірна аллотропна модифікація вуглецю. Вона здобула назву графен. У «батареї Корнелла» використовують найтонші плівкоподібні елементи, що складаються з вуглецю. Товщина плівок не настільки мала, щоб стати графеном. За основу спіральної побудови цих плівок узятий процес самоорганізації полімерів.
Гіроід в даному випадку створює сам анод пристрою. Вуглецеве з’єднання має тисячі пор, діаметр яких становить близько сорока нанометрів. Пористий матеріал покривають ізолятором, товщина якого становить близько 10 нм. За ізоляційним матеріалом розташовується катод, що складається з сірки. Пориста структура заповнюється проводящим полімером. У випадку з «батареєю Корнелла» – це поліполістірен сульфонат або PEDOT.
Пори в складі структури мають всі умови для збереження і транспортування заряду. Винахідники стверджують, що за своєю суттю батарея з’єднує тисячі нанобатарей в одному сховищі енергії. Спіральний розподіл пор збільшує щільність енергетичного потоку в рази. Архітектура традиційних акумуляторів таких можливостей не дає. На практиці така будова означає, що батарея може зарядитися за пару секунд.
Перевагами властивості нової батареї не обмежуються. Існують і недоліки, що вимагають доопрацювання пристрою. Одним з головних мінусів «батареї Корнелла» є те, під час зарядки сірчаний шар починає розширюватися. У той же час проводиящий полімер ніяких змін не зазнає. Це веде до випадання невеликих частинок полімеру з спіралі. Зв’язки, які втрачаються згодом, не відновлюються. В кінцевому підсумку такий процес призводить до зниження ресурсу акумулятора.
Представник групи винахідників Ульріх Візнер пояснює, що в процесі розриву фрагментів полімеру втрачається доступ до певних відсіків батареї.
На даний момент проводиться посилена робота над вдосконаленням пристрою. Після завершення доопрацювання вчені мають намір оформляти патент на свою інновацію і просувати її в виробниче русло.
